JP4513964B2

JP4513964B2 - 平面アンテナ

Info

Publication number: JP4513964B2
Application number: JP2005047086A
Authority: JP
Inventors: 順一野呂; 兼成草薙; 義明今野
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2025-02-23
Also published as: JP2006237821A; CN1825709A; CN1825709B; US20060187122A1; US7312754B2

Description

本発明は、平面アンテナに関し、特に、μチップと呼ばれる超小型の無線ＩＣチップを商品タグ（ＩＣタグ）として商品に埋め込んでおき、その商品に関する情報をμチップから読み取るために用いられる平面アンテナに関する。

従来においては、商品（物品）を識別するために、バーコードが当該商品に貼付されている。そして、そのバーコードをバーコード読取装置で読み取ることにより、当該商品に関する情報を読み取るようにしている。

最近では、μチップと呼ばれる超小型の無線ＩＣチップが開発され、このμチップを商品タグ（ＩＣタグ）として商品に予め埋め込まれるようになりつつある。そして、μチップとアンテナとの間で電波を送受信することによって、当該商品に関する情報を読み取ることができる。ここで使用される電波の周波数は、２．４ＧＨｚである。

μチップとの間で電波を送受信するためのアンテナとしては、種々のタイプのものが使用され得る。そのようなアンテナの１つに平面アンテナがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された平面アンテナは、アッパーケースと、このアッパーケースの裏面に第１の所定間隔を空けて配置された平面アンテナ素子と、この平面アンテナから第２の所定間隔を空けて配置されたグランド板と、平面アンテナ素子とグランド板との間に配置された給電導体とを備えている。

特許文献１においては、アッパーケースから第１の所定間隔を有して平面アンテナ素子を配置するために、アッパーケースの裏面中央部位に第１の段部を有する複数の小突部を設け、これら小突部と対応する箇所に小孔を開穿した平面アンテナ素子を、小孔を小突部に嵌合してアッパーケースに固定している。また、平面アンテナ素子から第２の所定間隔を有してグランド板を配置するために、アッパーケースの裏面周辺近傍に第２の段部を有する複数の大突部を設け、これら大突起と対応する箇所に孔を開穿したグランド板を、孔を大突部に嵌合してアッパーケースに固定している。

特開２００１−２４４２８号公報

従来の平面アンテナでは、アッパーケース及び平面アンテナ素子並びにグランド板相互間の間隔を所定間隔に維持して組立てるために、複数の小突部と複数の大突部とが必要となる。その結果、部品点数が多くなるという問題がある。

したがって、本発明の課題は、部品点数を低減することができる平面アンテナを提供することにある。

本発明によれば、上面（１２Ｕ）に平面アンテナ素子パターン（１２２）が形成された基板（１２）と、前記平面アンテナ素子パターンへ電磁結合により給電するためのプローブ（１３）と、グランド板（１５）と、前記プローブを配置するための溝（１４１）を持ち、前記グランド板と前記基板との間に配置されるベース（１４）と、前記ベースを間に挟んで前記基板と前記グランド板とを締結する締結手段（１１，１６）と、を有し、前記締結手段は、前記基板の上面に配置されるケース（１１）であって、下方へ延在し、Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の螺子穴（１１ａ）を持つＮ個のボス（１１１）を備えた前記ケース（１１）と、前記グラント板の側から前記Ｎ個の螺子穴に螺合されるＮ本のネジ（１６）と、から構成されていることを特徴とする平面アンテナ（１０）が得られる。

上記本発明に係る平面アンテナにおいて、前記螺子穴（１１ａ）の長さは、前記ネジ（１６）のネジ部（１６２）の長さより長いことが好ましい。前記グランド板（１５）は、当該グランド板の上面（１５Ｕ）から上方へ突出して設けられ、前記Ｎ本のネジの頭部を受けるためのＮ個のネジ頭受け部（１５１）を有することが望ましい。前記グランド板の下面（１５Ｌ）からの前記各ネジ頭受け部（１５１）までの高さが、前記各ネジの頭部（１６１）の厚さよりも高いことが好ましい。尚、前記Ｎ個のネジ頭受け部（１５１）は、例えば、前記グランド板（１５）の切り起こしにより形成される。

尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。

本発明では、平面アンテナ素子パターンが形成された基板とグランド板とをベースを間に挟んで締結手段で締結しているので、部品点数を削減することができるという効果を奏する。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１及び図２を参照して、本発明の一実施の形態に係る平面アンテナ１０について説明する。図１は平面アンテナ１０の概略分解断面図である。図２において、（Ａ）は平面アンテナ１０の平面図であり、（Ｂ）は平面アンテナ１０の底面図であり、（Ｃ）は平面アンテナ１０の側面図である。図示の平面アンテナ１０は、前述したＩＣタグとの間で電波を送受信するために用いられるアンテナである。

図示の平面アンテナ１０は、ケース１１と、基板１２と、プローブ（給電導体）１３と、ベース１４と、グランド板１５とを備える。ケース１１は、例えば、耐熱ＡＢＳ樹脂等の樹脂材料で作られており、実質的に正方板の形状をしている。プローブ１３は銅線から成り、概略Ｌ字形をしている。ベース１４は、例えば、耐熱ＡＢＳ樹脂等の樹脂材料で作られており、実質的に正方板の形状をしている。グランド板１５は実質的に円板の形状をしている。

グランド板１５の上面１５Ｕ上に、中心軸Ｏが一致された状態で、ベース１４が配置されている。ベース１４は、プローブ１３を搭載するためのＬ字形の溝１４１を持つ。ベース１４の上面１４Ｕ上に基板１２が配置されている。基板１２には、後述するような、平面アンテナ素子パターンが形成されている。基板１２の上面１２Ｕ上にケース１１が搭載されている。これらグランド板１５、ベース１４、基板１２、およびケース１１は、後述するように、４本のタッピングネジ１６によって一体に固定される。プローブ１３は平面アンテナ素子パターンへ電磁結合で給電するためのものである。

図３を参照して、ケース１１について説明する。図３（Ａ）はケース１１の平面図であり、図３（Ｂ）はケース１１の底面図であり、図３（Ｃ）はケース１１の側面図であり、図３（Ｄ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。

ケース１１は上面１１Ｕと下面１１Ｌとを持つ。ケース１１は、四隅で下面１１Ｌから下方へ突出する直方体形状の４つのボス１１１を有する。これらボス１１１の各々には、上記タッピングネジ１６を螺合するための雌ねじがきざみ付けられた螺子穴１１ａが設けられている。したがって、各ボス１１１は、タッピングネジ１６が螺合されるナットとして働く。この結果、別部品としてのナットが不要となるので、部品点数を削減できる。また、螺子穴１１ａの長さがタッピングネジ１６のネジ部１６２の長さより長い。その為、ケース１１の上面１１Ｕよりタッピングネジ１６のネジ部１６２が突出することはない。さらに、ケース１１には、後述するベース１４の位置決めピンを挿入するための貫通穴１１ｂが２箇所穿設されている。

とにかく、本実施の形態では、４つのボス１１１を有するケース１１と４本のタッピングネジ１６との組合わせが、ベース１４を間に挟んで基板１２とグランド板１５とを締結する締結手段として働く。

図４は基板１２の平面図である。基板１２は、その四隅が、ケース１１のボス１１１を通すために四角形状に切り欠けられている。換言すれば、基板１２は、その四隅に切欠き部１２１を持つ。また、基板１２は、ケース１１の２つの貫通穴１１ｂと対応する位置に、位置決めピンを挿入するための貫通穴１２ａを持つ。この基板１２の上面１２Ｕの中央には、前述した平面アンテナ素子パターン１２２が形成されている。この平面アンテナ素子パターン１２２は、例えば、銅箔で作られる。平面アンテナ素子パターン１２２は、図４において右上部と左下部との間に亘る対角方向の長溝１２２ａを持つ。

図５を参照して、ベース１４について説明する。図５（Ａ）はベース１４の平面図であり、図５（Ｂ）はベース１４の底面図であり、図５（Ｃ）はベース１４の側面図であり、図５（Ｄ）は図５（Ａ）のＡ−Ａ線での断面図であり、図５（Ｅ）は図５（Ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。

ベース１４は上面１４Ｕと下面１４Ｌとを持つ。ベース１４は、上面１４Ｕ上にＬ字形の溝１４１を持つ。ベース１４は、このＬ字形の溝１４１の一端で下方へ延在する貫通穴１４２を持つ。上記プローブ１３は、Ｌ字形の溝１４１と貫通穴１４２とに沿って配設される。ベース１４は、上記２つの位置決めピン１４３を持つ。これら位置決めピン１４３は、ベース１４から上下方向に延在している。各位置決めピン１４３は、上面１４Ｕからの突出長が下面１４Ｌからの突出長より長い。これは、上面１４Ｕより突出した位置決めピン１４３が、上記基板１２の貫通穴１２ａと上記ケース１１の貫通穴１１ｂとを貫通する必要があるからである。ベース１４は、基板１２と同様に、その四隅が、ケース１１のボス１１１を通すために四角形状に切り欠けられている。換言すれば、ベース１４は、その四隅に切欠き部１４４を持つ。

図６を参照して、グランド板１５について説明する。図６（Ａ）はグランド板１５の平面図であり、図６（Ｂ）はグランド板１５の底面図であり、図６（Ｃ）はグランド板１５の側面図であり、図６（Ｄ）は図５（Ｂ）のＡ−Ａ線での断面図である。

グランド板１５は上面１５Ｕと下面１５Ｌとを持つ。グランド板１５は、ケース１１のボス１１１と対応する位置で、上面１５Ｕから上方へ突出した４つのネジ頭受け部１５１を持つ。これらネジ頭受け部１５１は、グランド板１５の切り起こしにより形成され、断面Ｌ字形をしている。各ネジ頭受け部１５１のグランド板１５の下面１５Ｌからの高さは、タッピングネジ１６の頭部１６１の厚さより高い。これらネジ頭受け部１５１には、タッピングネジ１６のネジ部１６２を通すための貫通穴１５ａが穿設されている。各ネジ頭受け部１５１は、タッピングネジ１６用のワッシャの役目を果たしている。その結果、別部品としてのワッシャが不要であり、部品点数を低減できる。

グランド板１５は、プローブ１３を通すための穴１５ｂを持つ。グランド板１５は、後述するケーブル１７を挟んで位置決めするために、下面１５Ｌから下方へ突出した一対の突起部１５ｃを持つ。これら突起部１５ｃはグランド板１５をコイニングすることにより形成されている。グランド板１５は、更に、ベース１４の２つの位置決めピン１４３を挿入するための２つの貫通穴１５ｄを持つ。

図７を参照して、ケーブル１７について説明する。図示のケーブル１７は、同軸ケーブルである。周知のように、同軸ケーブル１７は、円筒状の外部導体１７１と、その中心にある中心導体１７２とからなる同軸形状の電気信号伝送媒体である。外部導体１７１と中心導体１７２との間は円筒状の絶縁体１７３で絶縁されている。また、外部導体１７１はシース１７４で覆われている。

図７に示されるように、ケーブル１７の先端部において、ケーブル１７のシース１７４、外部導体１７１、および絶縁体１７３をカットして、ケーブル１７の中心導体１７２、絶縁体１７３、および外部導体１７１を露出させている。一方、ケーブル１７の後端部にはコネクタ１８が取り付けられている。

図２（Ｂ）および図２（Ｃ）に示されるように、ケーブル１７はグランド板１５の下面１５Ｕ上に配設される。ケーブル１７の先端部で露出している中心導体１７２は、半田２１でプローブ１３と電気的に接続される。また、ケーブル１７の先端部で露出している外部導体１７１は、半田２２でグランド板１５と電気的に接続される。ケーブル１７は、グランド板１５の一対の突起部１５ｃ間に挟まれて位置決めされる。

ケーブル１７は粘着テープ２６によってグランド板１５の下面１５Ｕに固定される。また、ケーブル１７とグランド板１５とのエッジ接触部に粘着テープ２７が貼られている。

このように本実施の形態では、上面に平面アンテナ素子パターン１２２が形成された基板１２とグランド板１５との間にベース１４を配置して、それらを締結手段で締結するようにしたので、少ない部品で平面アンテナ素子パターン１２２とグランド板１５との間の間隔を所定間隔に維持することができる。

また、締結手段としては、下方に延在し、螺子穴１１ａを持つ４つのボス１１１を備えたケース１１と、それら螺子穴に螺合するネジ１６とを使用することにより、４つのナットを省略できるので、部品点数を低減できる。更に、グランド板１５にその上方へ突出するネジ頭受け部１５１を設けることにより、４つのワッシャを省略できるので、部品点数を削減できる。また、そのネジ頭受け部１５１のグラント板１５からの高さを、ネジ１６の頭部１６１より厚みより高くすることにより、ネジ１６が平面アンテナ１０から突出しない構造とすることができる。これにより、客先で平面アンテナ１０をセットへ取り付け、組み込む際の障害物をなくすことができるので、組立性を向上できる。

以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。例えば、上記実施の形態では、４個のボス１１１と４本のネジ１６とを備えているが、これらの個数はＮ（Ｎは３以上の整数）以上であれば良い。

本発明の一実施の形態に係る平面アンテナの概略分解断面図である。図１に図示した平面アンテナを示す図で、（Ａ）は平面アンテナの平面図であり、（Ｂ）は平面アンテナの底面図であり、（Ｃ）は平面アンテナの側面図である。図１に示した平面アンテナに使用されるケースを示す図で、（Ａ）はケースの平面図であり、（Ｂ）はケースの底面図であり、（Ｃ）はケースの側面図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。図１に示した平面アンテナに使用される基板の平面図である。図１に示した平面アンテナに使用されるベースを示す図で、（Ａ）はベースの平面図であり、（Ｂ）はベースの底面図であり、（Ｃ）はベースの側面図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＡ−Ａ線での断面図であり、（Ｅ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。図１に示した平面アンテナに使用されるグランド板を示す図で、（Ａ）はグランド板の平面図であり、（Ｂ）はグランド板の底面図であり、（Ｃ）はグランド板の側面図であり、（Ｄ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線での断面図である。図２に示した平面アンテナに使用されるケーブルを示す平面図である。

符号の説明

１０平面アンテナ
１１ケース
１１１ボス
１１ａ螺子穴
１２基板
１２１切欠き部
１２２平面アンテナ素子パターン
１３プローブ（給電導体）
１４ベース
１４１Ｌ字形の溝
１４３位置決めピン
１５グランド板
１５１ネジ頭受け部
１６タッピングネジ
１６１頭部
１６２ネジ部
１７ケーブル

Claims

上面に平面アンテナ素子パターンが形成された基板と、
前記平面アンテナ素子パターンへ電磁結合により給電するためのプローブと、
グランド板と、
前記プローブを配置するための溝を持ち、前記グランド板と前記基板との間に配置されるベースと、
前記ベースを間に挟んで前記基板と前記グランド板とを締結する締結手段と、
を有し、
前記締結手段は、
前記基板の上面に配置されるケースであって、下方へ延在し、Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の螺子穴を持つＮ個のボスを備えた前記ケースと、
前記グラント板の側から前記Ｎ個の螺子穴に螺合されるＮ本のネジと、
から構成されていることを特徴とする平面アンテナ。
前記螺子穴の長さが、前記ネジのネジ部の長さより長い、請求項１に記載の平面アンテナ。
前記グランド板は、当該グランド板の上面から上方へ突出して設けられ、前記Ｎ本のネジの頭部を受けるためのＮ個のネジ頭受け部を有する、請求項１又は２に記載の平面アンテナ。
前記グランド板の下面からの前記各ネジ頭受け部までの高さが、前記各ネジの頭部の厚さよりも高い、請求項３に記載の平面アンテナ。
前記Ｎ個のネジ頭受け部は、前記グランド板の切り起こしにより形成されている、請求項３又は４に記載の平面アンテナ。